某大跨度空间钢管桁架拱门结构设计

谢 丹， 易思容， 郭 宁， 彭 柱， 卓 斌

(1 中机国际工程设计研究院有限责任公司， 长沙 410007；2 中国水利水电第八工程局有限公司， 长沙 410004)

1 工程概况

本工程为长沙经济技术开发区标识性拱门设计项目，位于湖南省长沙市人民路与东四路交汇处，为自贸试验区标示性工程项目；该方案暂定选址为双向八车道，大门总宽度89.09m，总高度18.68m，内净跨63.00m，车行道最低处净高为7m。建筑设计理念为“鱼跃龙门”，设计曲线动感，配色鲜明，建筑效果图如图1所示。

图1 大门效果图

2 结构选型

结构采用空间钢管桁架结构体系，桁架立柱支承于混凝土基础上，整体模型见图2。结构设计使用年限为50年。

图2 结构整体模型

受制于建筑造型，结构两侧支座处尺寸较大，左侧支座截面10.13m×12.97m，右侧支座截面15.96m×5.97m，逐步向合拢部位缩小；根据计算结果中各杆件应力的大小判断，本结构以两侧基础为支座向中部悬挑，其结构布置如图3、图4所示。桁架主弦杆主要截面为φ402×14，φ325×10，φ219×10，φ180×6；腹杆截面为φ180×6，φ140×5，φ114×4。主要承重杆件均采用Q355B低合金钢，部分杆件采用Q235B碳素结构钢。

图3 结构立面布置图

图4 结构平面布置图

3 荷载及组合

根据《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)，本工程设计荷载标准值取值如下:

(1)屋面恒载取1.00kN/m2，计算程序自动计算得到杆件自重。

(2)活载取0.50kN/m2。

(3)基本雪压取值0.50kN/m2(100年一遇)，不与屋面活载同时考虑。

(4)基本风压取0.35kN/m2(50年一遇)，地面粗糙度类别按B类考虑，风压高度变化系数μz和风荷载体型系数依据规范综合考虑[1]，风压力体型系数取+0.8，风吸力体型系数取-0.5。

(5)地震作用：工程建设地区抗震设防烈度为6度，建筑物抗震设防类别为丙类，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，水平地震影响系数最大值为0.04，建筑场地土类别为Ⅱ类，特征周期值为0.35g；……